Minimización de pérdidas de conducción de colapso actual en el sistema de accionamiento PMSM basado en GaN
Autores: Skarolek, Pavel; Lipcak, Ondrej; Lettl, Jiri
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Minimización de pérdidas de conducción de colapso actual en el sistema de accionamiento PMSM basado en GaN
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Convertidores de electrónica de potencia
Nitruro de Galio
Convertidores de alta frecuencia
Transistores de GaN
Inversores de fuente de voltaje
Fenómeno de colapso de corriente
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Las demandas cada vez mayores en eficiencia y densidad de potencia de los convertidores electrónicos de potencia llevan a la sustitución de componentes tradicionales basados en silicio por nuevas estructuras. Una de las tecnologías prometedoras representa dispositivos basados en Nitruro de Galio (GaN). Comparados con los transistores de silicio, los interruptores semiconductores de GaN ofrecen un rendimiento superior en convertidores de alta frecuencia, ya que su rápido proceso de conmutación disminuye significativamente las pérdidas por conmutación. Sin embargo, al ser utilizados en convertidores con conmutación dura como inversores de fuente de voltaje (VSI) para aplicaciones de control de motores, los transistores de GaN aumentan la potencia disipada debido a la conducción de corriente. El aumento de pérdidas es causado por el fenómeno de colapso de corriente, que incrementa la resistencia dinámica drenador-fuente del dispositivo poco después de la activación. Esta desventaja dificulta que los convertidores de GaN compitan con otras tecnologías en accionamientos eléctricos. Por lo tanto, este documento ofrece una solución puramente basada en software para mitigar las consecuencias negativas del fenómeno de colapso de corriente. El método propuesto se basa en la optimización de la longitud mínima de pulso de la modulación de vector espacial (SVM) de 7 segmentos clásica y se verifica dentro de un control orientado al campo (FOC) de un motor síncrono de imán permanente trifásico (PMSM) suministrado por un VSI de GaN de dos niveles. La compensación en el algoritmo de control utiliza una tabla de búsqueda medida sin conexión dependiente de la potencia de entrada de la máquina.
Descripción
Las demandas cada vez mayores en eficiencia y densidad de potencia de los convertidores electrónicos de potencia llevan a la sustitución de componentes tradicionales basados en silicio por nuevas estructuras. Una de las tecnologías prometedoras representa dispositivos basados en Nitruro de Galio (GaN). Comparados con los transistores de silicio, los interruptores semiconductores de GaN ofrecen un rendimiento superior en convertidores de alta frecuencia, ya que su rápido proceso de conmutación disminuye significativamente las pérdidas por conmutación. Sin embargo, al ser utilizados en convertidores con conmutación dura como inversores de fuente de voltaje (VSI) para aplicaciones de control de motores, los transistores de GaN aumentan la potencia disipada debido a la conducción de corriente. El aumento de pérdidas es causado por el fenómeno de colapso de corriente, que incrementa la resistencia dinámica drenador-fuente del dispositivo poco después de la activación. Esta desventaja dificulta que los convertidores de GaN compitan con otras tecnologías en accionamientos eléctricos. Por lo tanto, este documento ofrece una solución puramente basada en software para mitigar las consecuencias negativas del fenómeno de colapso de corriente. El método propuesto se basa en la optimización de la longitud mínima de pulso de la modulación de vector espacial (SVM) de 7 segmentos clásica y se verifica dentro de un control orientado al campo (FOC) de un motor síncrono de imán permanente trifásico (PMSM) suministrado por un VSI de GaN de dos niveles. La compensación en el algoritmo de control utiliza una tabla de búsqueda medida sin conexión dependiente de la potencia de entrada de la máquina.